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Neuanalysiertes Viking-2-Signal zeigt Marsbeben vor Jahrzehnten
Rätsel aus dem Jahr 1976: Der Marslander Viking 2 registrierte zwei auffällige Signale, doch lange blieb unklar, was sie ausgelöst hatte. Eine neue Analyse deutet nun darauf hin, dass eines der Signale aus einer Region stammen könnte, in der Jahrzehnte später vermutlich zahlreiche Marsbeben auftraten. Allerdings bleiben auch andere Erklärungen möglich.
Peking (China). Der Mars gilt als geologisch ruhiger als die Erde. Ganz still ist er jedoch nicht. Schon 1976 versuchten die beiden Viking-Lander, die Erschütterungen seines Untergrunds aufzuzeichnen. Doch das Seismometer von Viking 1 ließ sich nicht richtig aktivieren. Viking 2 übermittelte nur zwei auffällige Signale, die auch vom Wind stammen konnten.
Das Problem: Das Seismometer von Viking 2 saß auf dem Landemodul und registrierte daher auch dessen Bewegungen im Wind. Erst die Marsmission InSight brachte einen zuverlässigen Vergleichsmaßstab. Ihr direkt auf dem Boden platzierter und abgeschirmter Sensor registrierte zwischen 2018 und 2022 mehr als 1.300 seismische Ereignisse, darunter Marsbeben und Meteoriteneinschläge.
Forscher der Peking University (PKU) um Jiaqi Li haben nun die digital archivierten Viking-Messdaten neu ausgewertet und die frühere Signalverarbeitung rekonstruiert. Dazu ließen sie bekannte InSight-Messsignale ein virtuelles Viking-Seismometer durchlaufen. So konnten sie vergleichen, welche Erschütterungen die alte Messtechnik überhaupt sichtbar gemacht hätte.
Besonders interessant ist ein Ausschlag am 80. Marstag nach der Landung von Viking 2. Er wurde während einer vergleichsweise windarmen Nacht registriert und hebt sich deutlicher vom Hintergrundrauschen ab als der zweite Kandidat vom 53. Marstag. Für keines der beiden Ereignisse weist das damalige Betriebsprotokoll eine Aktivität des Landers als unmittelbaren Auslöser aus.
Bereits die ursprüngliche Auswertung deutete beim Signal vom 80. Marstag auf einen Zeitabstand von rund zehn Sekunden zwischen zwei möglichen seismischen Wellen hin. Falls es sich tatsächlich um eine direkte Druckwelle und eine nachfolgende Scherwelle handelte, lag der Ursprung nur etwa 110 Kilometer vom Landeplatz entfernt. Doch genau diese Zuordnung bleibt unsicher.
Bemerkenswert ist der Vergleich mit InSight: Von den dort erfassten Ereignissen gehören fast 1.000 zu einer saisonal gehäuften Gruppe hochfrequenter Marsbeben. Deren Ursprungsgebiet lässt sich bislang nur grob eingrenzen. Es liegt den Analysen zufolge in den nördlichen Mars-Ebenen und schließt auch die Umgebung des Viking-2-Landeplatzes ein. Das ältere Signal könnte damit aus derselben seismisch aktiven Region stammen.
Ein zentraler Befund betrifft das Instrument selbst. Viking 2 reagierte besonders empfindlich auf schnell schwingende Erschütterungen um drei Hertz. Viele später von InSight registrierte tektonische Marsbeben besitzen ihre stärkste Energie dagegen bei Frequenzen unter einem Hertz. Die damalige Datenkompression ließ gerade solche langsamen Schwingungen weitgehend verschwinden.
Die Forscher haben diesen Unterschied mit simulierten Viking-Aufzeichnungen bekannter InSight-Ereignisse überprüft. Dabei zeigte sich: Einige starke, niederfrequente Beben wären mit dem alten Messsystem kaum nachweisbar gewesen, während hochfrequente Signale unter günstigen Bedingungen erkennbar blieben. Hinzu kommt, dass die besonders aussagekräftigen Viking-Aufzeichnungen im Ereignismodus nur einen Teil der Missionszeit abdecken. Zwei Kandidaten bedeuten deshalb nicht zwangsläufig, dass der Mars damals fast unbeweglich war.
Allerdings gibt es eine zweite Möglichkeit. Die zuerst erkannte Welle könnte keine direkte Druckwelle, sondern ein in der Marskruste umgewandeltes Signal gewesen sein. Dann läge der Ursprung wesentlich weiter entfernt. Je nachdem, welche Messkomponente als Grundlage dient, ergibt der Vergleich mit InSight-Daten dafür eine geschätzte Momentenmagnitude von 4,6 bis 4,8 beziehungsweise 4,9 bis 5,1.